專利名稱：聲音偽三極管特性放大設(shè)備和聲音偽三極管特性推挽式放大設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種聲音放大設(shè)備，并且尤其涉及使用一種半導(dǎo)體元件對聲音放大設(shè)備的特性的改進。
背景技術(shù)：
目前已廣泛使用將聲源設(shè)備輸出的聲音信號進行放大并且驅(qū)動揚聲器的音頻放大器，這些聲源設(shè)備包括調(diào)諧器、⑶播放器或便攜式媒體播放器等。在相關(guān)領(lǐng)域中，用帶三極管的放大器產(chǎn)生自然聲音。然而，包括三極管在內(nèi)的真空管具有壽命短的問題，因而使用雙極性晶體管或場效應(yīng)晶體管等半導(dǎo)體元件的音頻放大器已取代了真空音頻放大器。在許多情況中，使用半導(dǎo)體元件的音頻放大器在末級電路與初級電路之間設(shè)有負反饋通路，以穩(wěn)定偏置電壓，減小輸出信號中包括的失真部分等。此外，JP 6-276037A公開了一種音頻功率放大器，該音頻功率放大器在末級電路與初級電路之間設(shè)有負反饋通路。此外，JP 2000-349568A公開了一種放大設(shè)備，該放大設(shè)備使用在三極管區(qū)域中工作的金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(MOSFET)。此處，三極管區(qū)域指的是一個區(qū)域，在其內(nèi)的漏極電流與漏極-源極電壓之間的關(guān)系非常接近于三極管中的陽極電流與陽極-陰極電壓之間的關(guān)系。

發(fā)明內(nèi)容
在設(shè)有負反饋通路的音頻放大器中，如果負載可以被看作具有線性特性的電阻器，則使用負反饋通路會具有改進特性的作用。然而，通常情況下，該負載是具有非線性特性的揚聲器。在這時，有如下情況負反饋通路不一定有助于改進驅(qū)動揚聲器的輸出信號的特性，而且會從揚聲器產(chǎn)生不正常的聲音。在理想情況下，使用半導(dǎo)體元件的聲音放大設(shè)備的特性應(yīng)當非常接近三極管放大器的特性，并盡可能降低發(fā)送到負載的輸出信號的失真部分。根據(jù)本發(fā)明的實施方式，提供了一種聲音偽三極管特性推挽式放大設(shè)備，該放大設(shè)備包括第一和第二電流驅(qū)動源，第一和第二電流驅(qū)動源分別輸出對共用輸入信號響應(yīng)的信號、并且具有相互互補的電學(xué)特性； 接收來自第一電流驅(qū)動源的信號的第一偽三極管特性放大單元；以及第二偽三極管特性放大單元，接收來自第二電流驅(qū)動源的信號、并且具有與第一偽三極管特性放大單元的電學(xué)特性互補的電學(xué)特性，其中，第一和第二偽三極管特性放大單元均包括具有第一電極、第二電極和控制電極的半導(dǎo)體元件，在第一電極與第二電極之間流動的電流根據(jù)施加到控制電極的信號來變化；輸入端，將所施加的信號引導(dǎo)到控制電極；聲音負載端，該端處在從第一電極延伸的通路中，并且連接到處在聲音負載端與接地導(dǎo)線(體)之間的聲音負載；處在第二電極與參考電壓端之間的第二電極端電阻器；以及處在第一電極與輸入端之間的輸入端電阻器，其中，具有不同極性的DC電壓被分別施加到第一偽三極管特性放大單元的參考電壓端與接地導(dǎo)線(體)之間，并且施加到第二偽三極管特性放大單元的參考電壓端與接地導(dǎo)線(體)之間，其中，第一偽三極管特性放大單元的聲音負載端和第二偽三極管特性放大單元的聲音負載端共連接，并且共用的聲音負載與第一和第二偽三極管特性放大單元連接，其中，第一電流驅(qū)動源具有電流驅(qū)動半導(dǎo)體元件，該電流驅(qū)動半導(dǎo)體元件允許隨輸入信號變化的電流流經(jīng)對應(yīng)的輸入端，信號源阻抗比輸入端的輸入阻抗大，并且其中，第二電流驅(qū)動源具有電流驅(qū)動半導(dǎo)體元件，該電流驅(qū)動半導(dǎo)體元件允許隨輸入信號變化的電流流經(jīng)對應(yīng)的輸入端，信號源阻抗比第二偽三極管特性放大單元的輸入端的輸入阻抗大。在本發(fā)明的實施方式中，雙極性晶體管、FET(場效應(yīng)晶體管)等可作為半導(dǎo)體元件使用。如果使用雙極性晶體管，則第一電極、第二電極和控制電極分別與集電極、發(fā)射極和基極對應(yīng)。此外，如果使用FET，則第一電極、第二電極和控制電極分別與漏極、源極和柵極對應(yīng)。作為半導(dǎo)體元件，可使用具有第一電極、第二電極和控制電極的調(diào)節(jié)器元件，其中， 在第一電極與第二電極之間流動的電流根據(jù)施加到控制電極的信號變化。聲音偽三極管特性推挽式放大設(shè)備優(yōu)選地還包括與第二偽三極管特性放大單元的輸入端連接的電流鏡像電路；偏置穩(wěn)定電路，該偏置穩(wěn)定電路與第二偽三極管特性放大單元的第二電極，第二電極端電阻器，和電流鏡像電路形成的連接通路連接，并且允許基于連接通路處的電位和參考電位的電流流經(jīng)電流鏡像電路。在這時，電流鏡像電路可允許基于偏置穩(wěn)定電路電流的電流流經(jīng)從第二偽三極管特性放大單元的輸入端到電流鏡像電路形成的通路。此外，聲音偽三極管特性推挽式放大設(shè)備優(yōu)選地還包括與第一偽三極管特性放大單元的輸入端以及聲音負載端連接的漂移穩(wěn)定電路。在這時，漂移穩(wěn)定電路可允許根據(jù)聲音負載端的電位和接地電位改變的電流流經(jīng)從第一偽三極管特性放大單元的輸入端到漂移穩(wěn)定電路的通路。第一和第二偽三極管特性放大單元均優(yōu)選地包括電壓保持電路，該電路將輸入端的電壓與第二電極的電壓之間的關(guān)系保持恒定，并且根據(jù)輸入端的電壓向控制電極輸出電壓。在該情況中，電壓保持電路優(yōu)選為差分放大電路，該差分放大電路的第一端與輸入端連接、第二端與第二電極連接、第三端與控制電極連接，且該差分放大電路的第一和第二端作為一對差分輸入端，第三端作為輸出端。此外，第一和第二偽三極管特性放大單元均優(yōu)選地包括設(shè)置在輸入端與參考電壓端之間的次級輸入端電阻器。根據(jù)本發(fā)明的另一實施方式，設(shè)置一種聲音偽三極管特性放大設(shè)備。該聲音偽三極管特性放大設(shè)備包括具有第一電極、第二電極和控制電極的半導(dǎo)體元件，其中，在第一電極與第二電極之間流動的電流根據(jù)施加到控制電極的信號變化；將從電流驅(qū)動源施加的信號導(dǎo)向控制電極的輸入端；設(shè)置在從第一電極延伸出的通路中，并且與聲音負載連接的聲音負載端，該聲音負載放置在聲音負載端與DC電壓源的一端之間，該DC電壓源的另一端與接地導(dǎo)線(體)連接；設(shè)置在第二電極與接地導(dǎo)線(體)之間的第二電極端電阻器；設(shè)置在第一電極與輸入端之間的輸入端電阻器；以及電壓保持電路，該電路將輸入端的電壓
5與第二電極的電壓之間的關(guān)系保持恒定，并且向控制電極輸出根據(jù)輸入端的電壓變化的電壓，其中，電流驅(qū)動源使電流作為聲音信號流過輸入端，其信號源的阻抗大于輸入端的輸入阻抗，并且其中，電壓保持電路是差分放大電路，該差分放大電路的第一端與輸入端連接、 第二端與第二電極連接，第三端與控制電極連接，且該差分放大電路的第一和第二端作為一對差分輸入端，并且第三端作為輸出端。聲音偽三極管特性放大設(shè)備優(yōu)選地還包括設(shè)置在輸入端與參考電壓端之間的次級輸入端電阻器。根據(jù)本發(fā)明的實施方式，有可能使采用半導(dǎo)體元件的聲音放大設(shè)備的特性非常接近于三極管放大器的特性，并且減小供應(yīng)到負載的輸出信號的失真部分。


圖1是示出根據(jù)第一實施方式的偽三極管特性線性放大器配置的圖。圖2是示出偽三極管電路配置的圖。圖3是示出負載端電流與負載端電壓之間的關(guān)系的圖。圖4是示出偽三極管特性線性放大器的負載特性的圖。圖5是示出偽三極管特性線性放大器的詳細配置實施例的圖。圖6是示出使用調(diào)節(jié)器元件的偽三極管特性線性放大器配置的圖。圖7是示出根據(jù)第二實施方式的偽三極管特性O(shè)TL推挽式線性放大器的圖。圖8是示出使用調(diào)節(jié)器元件的偽三極管特性O(shè)TL推挽式線性放大器的圖。
具體實施例方式圖1所示為根據(jù)第一實施方式的偽三極管特性線性放大器的配置。該偽三極管特性線性放大器使用半導(dǎo)體元件，具有與三極管放大器非常接近的特性，并且減小了輸出信號的失真。半導(dǎo)體元件使用一個具有三個電極的元件，即，第一電極、第二電極和控制電極， 其中，在第一與第二電極之間流動的電流根據(jù)施加到控制電極的信號而變化。在此，將描述一種以雙極性晶體管為半導(dǎo)體元件的電路配置。在下文的描述中，雙極性晶體管被簡稱為晶體管。偽三極管特性線性放大器的輸入端Tl與差分放大電路12的正相端連接。此外， 差分放大電路12的負相端與晶體管10的發(fā)射極連接，并且差分放大電路12的輸出端與晶體管10的基極連接。輸入端電阻器R2連接在晶體管10的集電極與輸入端Tl之間，并且次級輸入側(cè)電阻器R3連接在輸入端Tl與接地導(dǎo)線(體)之間。輸出側(cè)電阻器Rl連接在晶體管10的發(fā)射極與接地導(dǎo)線(體)之間。此外，負載端TL與晶體管10的集電極連接。 可使用一普通電路(電壓保持電路)代替差分放大電路12，該普通電路使輸入端Tl與發(fā)射極之間的電壓保持恒定，并且根據(jù)輸入端Tl的電壓將電壓輸出到基極。電流驅(qū)動源16連接在輸入端Tl與接地端TG之間。電流驅(qū)動源16是信號電流源，其信號源阻抗比偽三極管特性線性放大器的輸入阻抗大得多，其中，輸入到偽三極管特性線性放大器的信號電流的大小并不是極大地取決于輸入阻抗。相互串聯(lián)的聲音負載18 和DC電壓源14連接在負載端TL與接地端TG之間。DC電壓源14的正端與聲音負載18連接，并且DC電壓源14的負端與接地端TG連接。聲音負載18是將電信號轉(zhuǎn)換為聲音的負載，比如揚聲器。此處將描述偽三極管特性線性放大器的工作原理。在此，為了描述負載端TL的電壓與電流之間的關(guān)系，分析了圖2所示的偽三極管電路，圖中聲音負載18是短路的。如果將流入集電極的電流用Il表示，沿集電極向輸入端Tl方向流過輸入側(cè)電阻器R2的電流用 12表示，從輸入端Tl流到電流驅(qū)動源16的電流用Λ表示，從DC電壓源14的正端流向負載端TL的電流用I表示，并且負載端TL的電壓用Ev表示，可建立以下電路方程(方程1)。 然而，假設(shè)晶體管10的基極電流比集電極電流小很多，從而，差分放大電路12的正相端與負相端的電壓彼此相等。
方程1:
權(quán)利要求
1 一種聲音偽三極管特性推挽式放大設(shè)備，包括第一和第二電流驅(qū)動源，所述第一和第二電流驅(qū)動源響應(yīng)于共用輸入信號，分別輸出信號；并且所述第一和第二電流驅(qū)動源具有互補的電學(xué)特性；第一偽三極管特性放大單元，所述第一偽三極管特性放大單元從所述第一電流驅(qū)動源接收信號；以及第二偽三極管特性放大單元，所述第二偽三極管特性放大單元從所述第二電流驅(qū)動源接收信號，且其電學(xué)特性與所述第一偽三極管特性放大單元的電學(xué)特性相互補； 其中，所述第一和第二偽三極管特性放大單元均包括半導(dǎo)體元件，所述半導(dǎo)體元件具有第一電極、第二電極和控制電極，其中，在所述第一電極與所述第二電極之間流動的電流根據(jù)施加到所述控制電極的信號變化； 輸入端，所述輸入端將所施加的信號導(dǎo)向所述控制電極；聲音負載端，所述聲音負載端位于所述第一電極延伸的通路中，并且與位于所述聲音負載端與接地導(dǎo)線(體)之間的聲音負載連接；第二電極側(cè)電阻器，位于所述第二電極與參考電壓端之間；以及輸入側(cè)電阻器，位于所述第一電極與所述輸入端之間，其中，不同極性的DC電壓分別施加到所述第一偽三極管特性放大單元的所述參考電壓端與所述接地導(dǎo)線(體)之間，以及所述第二偽三極管特性放大單元的所述參考電壓端與所述接地導(dǎo)線(體)之間；其中，所述第一偽三極管特性放大單元的所述聲音負載端與所述第二偽三極管特性放大單元的所述聲音負載端共連接，并且共用聲音負載與所述第一和第二偽三極管特性放大單元連接；其中，所述第一電流驅(qū)動源具有電流驅(qū)動半導(dǎo)體元件，所述電流驅(qū)動半導(dǎo)體元件允許隨所述輸入信號而變化的電流流經(jīng)對應(yīng)的輸入端，所述輸入端的信號源阻抗比所述第一偽三極管特性放大單元的所述輸入端的輸入阻抗大；并且其中，所述第二電流驅(qū)動源具有電流驅(qū)動半導(dǎo)體元件，所述電流驅(qū)動半導(dǎo)體元件允許隨輸入信號變化的電流流經(jīng)對應(yīng)的輸入端，所述輸入端的信號源阻抗比所述第二偽三極管特性放大單元的所述輸入端的輸入阻抗大。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聲音偽三極管特性推挽式放大設(shè)備，還包括電流鏡像電路，所述電流鏡像電路與所述第二偽三極管特性放大單元的所述輸入端相連，以及偏置穩(wěn)定電路，所述偏置穩(wěn)定電路與所述第二電極和所述第二偽三極管特性放大單元的所述第二電極端電阻器的連接通路以及所述電流鏡像電路連接，并且允許隨所述連接通路的電位和參考電位的變化而變化的電流流經(jīng)所述電流鏡像電路，其中，所述電流鏡像電路允許電流流經(jīng)從所述第二偽三極管特性放大單元的所述輸入端到所述電流鏡像電路形成的通路，所述電流隨來自偏置穩(wěn)定電路的電流的變化而變化。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聲音偽三極管特性推挽式放大設(shè)備，還包括漂移穩(wěn)定電路， 所述漂移穩(wěn)定電路與所述第一偽三極管特性放大單元的所述輸入端以及聲音負載端連接， 并且其中，所述漂移穩(wěn)定電路允許電流流經(jīng)從所述第一偽三極管特性放大單元的所述輸入端到所述漂移穩(wěn)定電路形成的通路，所述電流隨聲音負載端的電位和接地電位的變化而變化。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聲音偽三極管特性推挽式放大設(shè)備，其中，所述第一和第二偽三極管特性放大單元均包括電壓保持電路，所述電壓保持電路使所述輸入端的電壓與所述第二電極的電壓之間保持恒定關(guān)系，并且根據(jù)所述輸入端的電壓將電壓輸出到所述控制電極，并且其中，所述電壓保持電路是差分放大電路，所述電壓保持電路具有與所述輸入端連接的第一端、與所述第二電極連接的第二端以及與所述控制電極連接的第三端，并且其第一和第二端系一對差分輸入端，且其所述第三端系輸出端。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聲音偽三極管特性推挽式放大設(shè)備，其中，所述第一和第二偽三極管特性放大單元均包括設(shè)置在所述輸入端與所述參考電壓端之間的次級輸入端電阻器。
6.一種聲音偽三極管特性放大設(shè)備，包括半導(dǎo)體元件，所述半導(dǎo)體元件具有第一電極、第二電極和控制電極，其中，在所述第一電極與所述第二電極之間流動的電流隨施加到所述控制電極的信號變化；輸入端，所述輸入端將從電流驅(qū)動源施加的信號導(dǎo)向所述控制電極；聲音負載端，所述聲音負載端設(shè)置在從所述第一電極延伸的通路中，并且與放置在所述聲音負載端與DC電壓源的一端之間的聲音負載連接，所述DC電壓源的另一端與接地導(dǎo)線(體)連接；第二電極側(cè)電阻器，所述第二電極側(cè)電阻器設(shè)置在所述第二電極與所述接地導(dǎo)線 (體)之間；輸入側(cè)電阻器，所述輸入端電阻器設(shè)置在所述第一電極與所述輸入端之間；以及電壓保持電路，所述電壓保持電路使所述輸入端的電壓與所述第二電極的電壓之間保持恒定的關(guān)系，并且根據(jù)所述輸入端的電壓將電壓輸出到所述控制電極，其中，所述電流驅(qū)動源允許電流作為聲音信號流過所述輸入端，所述聲音信號的信號源阻抗比所述輸入端的輸入阻抗大，并且其中，所述電壓保持電路是差分放大電路，所述電壓保持電路具有與所述輸入端連接的第一端、與所述第二電極連接的第二端、以及與所述控制電極連接的第三端，且所述第一和第二端系一對差分輸入端，所述第三端系輸出端。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的聲音偽三極管特性放大設(shè)備，還包括處于所述輸入端與所述參考電壓端之間的次級輸入側(cè)電阻器。
全文摘要
本發(fā)明涉及聲音偽三極管放大設(shè)備和聲音偽三極管特性推挽式放大設(shè)備。輸入端與差分放大電路的正相端連接。差分放大電路的負相端與晶體管的發(fā)射極連接，并且差分放大電路的輸出端與晶體管的基極連接。輸入端的電阻器連接在晶體管的集電極與輸入端之間，并且次級輸入側(cè)電阻器連接在輸入端與接地導(dǎo)線(體)之間。輸出側(cè)電阻器連接在晶體管的發(fā)射極與接地導(dǎo)線(體)之間。晶體管的集電極與負載端連接。
文檔編號H03F3/26GK102457235SQ20111031300
公開日2012年5月16日 申請日期2011年10月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月14日
發(fā)明者福島彰 申請人:福島彰